Автоматические выключатели необходимы для коммутации в электрических сетях, защиты при перегрузках недопустимой продолжительности, при коротких замыканиях и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых (до 30 раз в сутки) оперативных отключений электрических цепей.

Автоматические выключатели различаются:

- по роду тока: постоянный или переменный;

- по количеству полюсов: 1, 2, 3, 4;

- по ограничению тока: токоограничивающие, нетокоограничивающие;

- по виду расцепителя: с тепловым, с электромагнитным, полупроводниковым, с независимым расцепителем, расцепителем минимального напряжения;

- по типу селективности: селективные, неселективные;

- по типу привода: ручной, электропривод.

В зависимости от конструкции расцепитель может быть комбинированным (тепловой и полупроводниковый).

Выбор и проверка автоматических выключателей проводятся по следующими пунктам:

1. При выборе необходимо учитывать: тип, степень защиты, категорию размещения и конструктивное исполнение.

2. Должно выполняться условие по соответствию номинального напряжения автоматического выключателя номинальному напряжению сети:

,

(3.62)

где U_ном.а – номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

U_ном.с – номинальное напряжение сети, В.

3. По соответствию номинального тока расчетному току цепи, в которой выключатель установлен, должно выполняться условие:

(3.63)

где I_ном.а – номинальный ток автоматического выключателя, А; I_р.max – максимальный рабочий ток цепи, защищаемой автоматом, А.

4. Расцепитель автоматического выключателя проверяется по условию отстройки от рабочих и пиковых токов электроприёмников:

,

(3.64)

где К_н – коэффициент надежности, который выбирается в зависимости от типа расцепителя.

Для осветительной сети с лампами накаливания и люминесцентными лампами, защищаемыми автоматическим выключателем, К_н = 1. Для электрических цепей с лампами высокого давления            К_н = 1,4. Для цепей, содержащих электрические двигатели, К_н = 0,4. При смешанной нагрузке К_н = 1,1…1,3. Для остальных типов расцепителей коэффициент надежности можно определить по приложению 28.

5. Проверка по условию предельно допустимого тока отключения автоматического выключателя:

,

(3.65)

где  – максимальное значение тока при трёхфазном коротком замыкании за автоматом.

6. Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя, если таковой имеется, должен осуществлять мгновенную максимальную токовую отсечку и проверяется на селективность срабатывания:

(3.66)

где I_наг – расчетный ток нагрузки. При этом максимальная токовая отсечка должна удовлетворять условию:

.

(3.67)

7. При выборе автоматического выключателя необходимо осуществлять проверку коэффициента чувствительности отсечки:

(3.68)

где  – ток двухфазного короткого замыкания.

8. Коэффициент чувствительности отсечки к однофазному току короткого замыкания должен удовлетворять условию:

(3.69)

где  – минимальное значение тока однофазного короткого замыкания в конце защищаемой зоны, А; К_р – коэффициент разброса принимается по каталогу и его максимальное значение равно 1,3. При отсутствии данных о разбросе произведение 1,1∙К_р рекомендуется принимать равным не менее 1,4…1,5.

Выбор плавких предохранителей

Плавкий предохранитель – коммутационный аппарат, назначение которого заключается в защите цепи посредством отключения за счет расплавления плавких вставок под воздействием тока, который гораздо выше определенного значения.

Для выполнения защиты плавкими предохранителями требуются следующие данные:

- защитная характеристика плавкого предохранителя;

- номинальный ток плавкой вставки предохранителя, I_ном.вс;

- номинальное напряжение предохранителя, U_ном.пр;

- максимальный ток короткого замыкания, I_к.макс;

- номинальный ток предохранителя, I_ном.пр .

Согласно ГОСТ 17242-86 [20] предохранители различаются:

- в зависимости от диапазона токов отключения: с отключающей способностью в полном диапазоне токов отключения, с отключающей способностью в части диапазона токов отключения;

- в зависимости от быстродействия: небыстродействующие, быстродействующие;

- по наличию и конструкции основания: с калиброванным основанием, с некалиброванным основанием, без основания;

- по способу монтажа: на собственном основании, на основаниях комплектных устройств, на проводниках комплектных устройств;

- по способу присоединения внешних проводников к выводам предохранителя: с задним присоединением, с передним присоединением, с передним и задним (универсальным) присоединением;

- по конструкции плавкой вставки: с разборной плавкой вставкой (со сменными плавкими элементами), с неразборной плавкой вставкой (с несменными плавкими элементами);

- по наличию указателя срабатывания и бойка: с указателем срабатывания и бойком, с указателем срабатывания, с бойком, без указателя срабатывания и бойка;

- по наличию свободных контактов: со свободными контактами, без свободных контактов,

- по количеству полюсов: однополюсные, двухполюсные, трехполюсные.

Выбирая плавкий предохранитель, учитывают:

- номинальное напряжение предохранителя, которое должно быть больше, чем номинальное напряжение сети:

,

(3.70)

где U_ном.с – номинальное напряжение сети, В;

- номинальный ток отключения выбранного предохранителя должен быть равен или больше максимального значения тока короткого замыкания в месте установки предохранителя:

(3.71)

Для силовых трансформаторов I_к.макс рассчитывается для трехфазного короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора, т. е. там, где предохранители установлены;

- номинальный ток плавкой вставки I_ном.вс для предохранителей со стороны высшего напряжения:

(3.72)

где I_ном.тр – номинальный ток трансформатора, который, как и ток плавкой вставки, выбирается по приложению 10. При этом гарантируется, что предохранитель не сработает во время возникновения перегрузок трансформатора или при бросках тока намагничивания при его включении. Условие (3.71) обеспечивает отключение трансформатора при любых значениях тока короткого замыкания за время, меньшее, чем допустимо по условию термической стойкости трансформатора.

- номинальный ток предохранителя должен быть равным номинальному току плавкой вставки:

;

(3.73)

- селективность защиты в рамках курсового проектирования проверяется по условию:

то есть время плавления вставки на стороне высокого напряжения трансформатора должно быть больше времени срабатывания защиты на стороне низкого напряжения;

- соблюдение соответствия времятоковой характеристики условиям защищаемой цепи.